A study of the mosquito Culex pipiens (Diptera, Culicidae) population structure in the transcaucasia using molecular identification methods
Search citation statements
Paper Sections
Citation Types
Year Published
Publication Types
Relationship
Authors
Journals
Cited by 4 publications
References 6 publications
BackgroundThe Asian tiger mosquito Aedes albopictus is an extremely invasive, globally distributed and medically important vector of various human and veterinary pathogens. In Germany, where this species was recently introduced, its establishment may become modulated by interspecific competition from autochthonous mosquito species, especially Culex pipiens (s.l.). While competitive superiority of Ae. albopictus to Cx. pipiens (s.l.) has been described elsewhere, it has not been assessed in the epidemiological conditions of Germany. The present study aimed to determine if such superiority exists under the physicochemical and microclimatic conditions typical for container habitats in Germany.MethodsIn a replacement series experiment, the larval and pupal responses of Ae. albopictus and Cx. pipiens (s.l.) (mortality, development time, growth) to interspecific interaction (five larval ratios) at (sub-)optimal temperatures (15, 20 and 25 °C) and differing food supply (3 and 6 mg animal-based food larva-1) were investigated using a randomized split-plot design. In addition to physicochemical measurements of the test media, natural physicochemical conditions were determined for comparative analyses in mosquito breeding sites across the Rhine-Main metropolitan region of Germany.ResultsUnder the physicochemical and microclimatic conditions similar to the breeding sites of the Rhine-Main region, competitive superiority of Cx. pipiens (s.l.) to Ae. albopictus in terms of larval survival was more frequently observed than balanced coexistence. Food regime and multifactorial interactions, but not temperature alone, were controlling factors for interspecific competition. Larval food regime and the larval ratio of Ae. albopictus influenced the physicochemistry and algal growth at 15 °C, with increased Ae. albopictus mortality linked to a decreasing number of Scenedesmus, Oocystis and Anabaena algae.ConclusionsUnder the present environmental conditions, the spread of Ae. albopictus from isolated foci in Germany may generally be slowed by biotic interactions with the ubiquitous Cx. pipiens (s.l.) (and potentially other container-breeding mosquito species) and by limnic microalgae in microhabitats with high resource levels. Detailed knowledge of the context dependency in temperate mosquito ecology, and interrelations of physicochemistry and phycology may help to achieve a better understanding of the upcoming Ae. albopictus colonization processes in central and northern Europe.Electronic supplementary materialThe online version of this article (10.1186/s13071-018-2665-3) contains supplementary material, which is available to authorized users.
BackgroundThe Asian tiger mosquito Aedes albopictus is an extremely invasive, globally distributed and medically important vector of various human and veterinary pathogens. In Germany, where this species was recently introduced, its establishment may become modulated by interspecific competition from autochthonous mosquito species, especially Culex pipiens (s.l.). While competitive superiority of Ae. albopictus to Cx. pipiens (s.l.) has been described elsewhere, it has not been assessed in the epidemiological conditions of Germany. The present study aimed to determine if such superiority exists under the physicochemical and microclimatic conditions typical for container habitats in Germany.MethodsIn a replacement series experiment, the larval and pupal responses of Ae. albopictus and Cx. pipiens (s.l.) (mortality, development time, growth) to interspecific interaction (five larval ratios) at (sub-)optimal temperatures (15, 20 and 25 °C) and differing food supply (3 and 6 mg animal-based food larva-1) were investigated using a randomized split-plot design. In addition to physicochemical measurements of the test media, natural physicochemical conditions were determined for comparative analyses in mosquito breeding sites across the Rhine-Main metropolitan region of Germany.ResultsUnder the physicochemical and microclimatic conditions similar to the breeding sites of the Rhine-Main region, competitive superiority of Cx. pipiens (s.l.) to Ae. albopictus in terms of larval survival was more frequently observed than balanced coexistence. Food regime and multifactorial interactions, but not temperature alone, were controlling factors for interspecific competition. Larval food regime and the larval ratio of Ae. albopictus influenced the physicochemistry and algal growth at 15 °C, with increased Ae. albopictus mortality linked to a decreasing number of Scenedesmus, Oocystis and Anabaena algae.ConclusionsUnder the present environmental conditions, the spread of Ae. albopictus from isolated foci in Germany may generally be slowed by biotic interactions with the ubiquitous Cx. pipiens (s.l.) (and potentially other container-breeding mosquito species) and by limnic microalgae in microhabitats with high resource levels. Detailed knowledge of the context dependency in temperate mosquito ecology, and interrelations of physicochemistry and phycology may help to achieve a better understanding of the upcoming Ae. albopictus colonization processes in central and northern Europe.Electronic supplementary materialThe online version of this article (10.1186/s13071-018-2665-3) contains supplementary material, which is available to authorized users.
Selection of Monitoring points for the Number and Infectivity of the Main Vectors of West Nile Virus in the Volgograd Region
Relevance. Since 1999, the incidence of West Nile fever has been recorded in the Volgograd region. The main vectors of West Nile virus in Russia are Cx mosquitoes. pipiens L. and Cx. modestus Fic. An objective assessment of the entomological situation and infection rate of these species within the framework of epidemiological surveillance of West Nile fever is possible only in biotopes with sufficiently high numbers of mosquitoes; therefore, the choice of sampling points is an urgent task. Purpose of the study. Analysis of the West Nile virus main vectors - mosquitoes Cx. pipiens L. and Cx. modestus Fic. average number, occurrence and infection rate at the various open biotopes of the Volgograd region to justify the choice of optimal points for entomological monitoring. Materials and methods. The catching and accounting of the mosquitoes’ number was carried out in 2015–2019 from May to August in the third decade of each month in a floodplain forest, at a personal plot, a summer cottage and on bank of water body. To catch mosquitoes, automatic traps Mosquito Magnet Executive and LovKom-1 were used. The accounting unit was the number of mosquitoes collected in both traps per trap-night. The average number, the index of occurrence and infection rate were determined by generally accepted methods. Detection of West Nile virus RNA in samples of mosquito pool suspensions was performed by RT-PCR using the AmpliSense WNV-FL reagent kit. The results were statistically processed using Microsoft Excel 2016 (Microsoft Corporation, USA). Results. In the 2015-2019 period, 17468 mosquitoes of the genus Culex: 8258 species – Cx. pipiens L., 9210 species – Cx. modestus Fic. were collected in over than 80 trap nights at the selected stationary points of the Volgograd region. Average number of Cx. pipiens L. was: in the floodplain forest – 4.6 individuals per 1 trap-night; at the personal plot – 183.9; at the summer cottage – 30.2; on the bank of water body – 194.3. Average number of Cx. modestus Fic. was: in the floodplain forest – 5.2 individuals per 1 trapnight; at the personal plot – 8.3; at the summer cottage – 2.5;on the bank of water body – 444.6. Occurrence index Cx. pipiens L. was highon the bank of water body and at the personal plot (47.1% and 44.5%, respectively), much lower – at the summer cottage (7.3%) and in the floodplain forest (1.1%). Level of WNV infection among Cx. pipiens L.on a personal plot was 5.4%, on a summer cottage – 3.6%,on the bank of water body – 2.2%. No infected samples were found among Cx. pipiens L. collected from the floodplain forest. WNV RNA in samples from mosquitoes Cx. modestus Fic. found only in individuals caughton the bank of water body. Their infection rate was 1.2%. Discussion. Ecological plasticity of Cx. pipiens L. mosquitoes allows them to live in settlements and near water bodies. Mosquitoes of the species Cx. modestus Fic. do not fly away from ponds, breeding places. Conclusion. High numbers and occurrence of the Cx. pipiens L. mosquitoes were observed at a personal plot within the city andon the bank of water body, Cx. modestus Fic. –on the bank of water body. WNV RNA positive samples were detected from mosquitoes collected at the personal plot, the summer cottage andon the bank of water body. To monitor the number and infection rate among Cx. pipiens L., points of registration and sampling should be placed in open stationson personal plots in settlements, banks of water bodies and summer cottages. We recommend to carry entomological monitoring for Cx. modestus Fic. out onlyon the banks of water bodies along the water's edge in reed thickets. The placement of the main WNV vectors number and infection rate monitoring points in the floodplain forest is not advisable.
Μελέτη της βιοοικολογίας των σημαντικότερων κουνουπιών του γένους Culex και Aedes που ενδημούν στη Θεσσαλία
Τα κουνούπια (Diptera: Culicidae) μεταδίδουν ασθένειες όπως είναι ο ιός του Δυτικού Νείλου, ο ιός Usutu (Usutu virus - USUV), ο Ιός Tahyna (Tahyna virus - TAHV), ο ιός Sindbis (Sindbis virus - SINV), ο ιός της Ιαπωνικής Εγκεφαλίτιδας, ο κίτρινος πυρετός, ο πυρετός του ιού Rift Valley (Rift Valley fever virus - RVFV), ο δάγγειος πυρετός, ο κίτρινος πυρετός, η ελονοσία, ο chikungunya, η φιλαρίαση, (Anon, 2014; Caraballo & King, 2014) και ιός Ζίκα (Vogel, 2016) που αποτελούν σημαντική απειλή για τη δημόσια υγεία. Οι κύριοι διαβιβαστές για τον Ιό του Δυτικού Νείλου είναι τα κουνούπια του γένους Culex για τον ιό Ζίκα εκείνα του γένους Aedes, ενώ η ελονοσία μεταδίδεται με κουνούπια του γένους Anophenes (Public Health Ontario, 2015). Ο επιπολασμός αυτών των ασθενειών είναι υψηλότερος στις τροπικές και υποτροπικές περιοχές και δυσανάλογα αυξημένος σε περιοχές που κατοικούν φτοχώτεροι πληθυσμοί (WHO, 2020). Μελετήθηκε στο εργαστήριο (250C, 65 ± 5% Σ.Υ., 14:10 Φ:Σ) η βιοοικολογία πληθυσμών των σημαντικότερων κουνουπιών του συμπλέγματος του Culex pipiens (Linnaeus, 1758) και του Aedes albopictus (Skuse, 1895) (Diptera: Culicidae) που προέρχονταν από τη Θεσσαλία (δύο περιοχές από την πόλη της Λάρισας και μία από τον Βόλο). Σκοπός μας ήταν να παράξουμε πρωτογενή δεδομένα για τη βιοδημογραφία των σημαντικότερων κουνουπιών της Θεσσαλίας ώστε να υποστηρίξουμε μελλοντικά πληθυσμιακά μοντέλα που συμβάλουν στην καλύτερη οργάνωση της αντιμετώπισης των κουνουπιών και των ασθενειών που μεταδίδου. Χρησιμοποιήθηκαν τα δύο υποείδη του Cx. pipiens, Culex pipiens f. pipiens και Culex pipiens f. molestus και το ασιατικό κουνούπι τίγρης Aedes albopictus. Σε όλα τα πειράματα χρησιμοποιήθηκαν έντομα F1-F6 γενεάς. Στην πρώτη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε, η επίδραση του συνωστισμού και της ποσότητας τροφής στην επιβίωση και στη διάρκεια ανάπτυξης των ανήλικων σταδίων, καθώς και το μέγεθος και η μακροβιότητα των ενηλίκων του Ae. albopictus που προέκυπταν. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η αύξηση της ποσότητας της τροφής αύξησε την επιβίωση των προνυμφών για επίπεδα συνωστισμού 100, 300 προνύμφες / 1 lt ενώ τη μείωσε ελαφρά για το επίπεδο συνωστισμού 600 προνύμφες /1 lt. Η επιβίωση των προνυμφών και στις δύο ποσότητες τροφής κορυφώθηκε στο ενδιάμεσο επίπεδο συνωστισμού (300 προνύμφες /1 lt). Η περίοδος ανάπτυξης των προνυμφών (χρόνος έως τη νύμφωση) μειωνόταν με την αύξηση του συνωστισμού και στα δύο επίπεδα τροφής, εκτός από το επίπεδο του υψηλότερου συνωστισμού και για τη μεγαλύτερη ποσότητα τροφής όπου αυξήθηκε ελαφρά. Η επιβίωση των νυμφών στη μεγαλύτερη ποσότητα τροφής ήταν μεγαλύτερη στο μικρότερο επίπεδο συνωστισμού και σχεδόν όμοια στα υπόλοιπα. Η περίοδος ανάπτυξης των νυμφών ήταν μακρύτερη στο υψηλότερο επίπεδο συνωστισμού ενώ παρουσίασε διαφορά στο μεσαίο επίπεδο συνωστισμού και στη μικρότερη ποσότητα τροφής. Η μακροβιότητα στα θηλυκά ήταν περίπου 30 ημέρες μακρύτερη από τα αρσενικά στο ίδιο επίπεδο συνωστισμού και στην ίδια ποσότητα τροφής. Στα θηλυκά για ποσότητα τροφής 1mg το μέγεθος των πτερύγων ήταν μικρότερο σε σχέση με την ποσότητα τροφής 2mg ανεξάρτητα από το επίπεδο συνωστισμού. Στη δεύτερη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε η επίδραση της σύζευξης και των γευμάτων αίματος (ένα και πολλαπλά γεύματα αίματος) στη διάρκεια ζωής και στα δημογραφικά χαρακτηριστικά του Ae. albopictus. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι α) η σύζευξη δεν επηρέασε τη διάρκεια ζωής ούτε των αρσενικών ούτε των θηλυκών του Ae. albopictus. Αντίθετα (β) ο αριθμός των γευμάτων αίματος μείωσε σημαντικά τη διάρκεια ζωής των θηλυκών. Τα δύο γεύματα αίματος μείωσαν κατά περίπου ένα μήνα τη διάρκεια ζωής των θηλυκών σε σχέση με τα συζευγμένα θηλυκά και κατά 20 ημέρες σε σχέση με εκείνα που έλαβαν ένα γεύμα αίματος. Όμως (γ) το δεύτερο γεύμα αίματος αύξησε την παραγωγή των ωών και των απογόνων των θηλυκών του Ae. albopictus. Συγκεκριμένα, το δεύτερο γεύμα αίματος διπλασίασε σχεδόν όλες τις παραμέτρους της αναπαραγωγής όπως είναι ο αριθμός των νυμφών ανά θηλυκό, το ποσοστό νύμφωσης των ωών και ο αριθμός των ενηλίκων απογόνωνεκτός από την αναλογία φύλου που παρέμεινε σταθερή (1:1). Στην τρίτη ενότητα πειραμάτων διεξήχθησαν πειράματα ποιοτικού ελέγχου σε άγρια και στειρωμένα αρσενικά του Ae. albopictus. Σε συνθήκες εργαστηρίου (28 ± 1 ◦C, 85 ± 5 % Σ.Υ., 14:10 Φ:Σ) αξιολογήθηκε για πληθυσμό του Ae. albopictus που προέρχονταν από την Ιταλία, το Μαυροβούνιο και από την Ελλάδα η υπολειπόμενη μόλυνση του πληθυσμού με θηλυκά χωρίς να υπάρξει σημαντική στατιστική διαφορά στους διαφορετικούς πληθυσμούς. Η ακτινοβόληση των αρσενικών είχε σημαντική επίδραση στη γονιμότητα των θηλυκών καθώς ήταν σημαντικά χαμηλότερη από την καταγεγραμμένη γονιμότητα του μάρτυρα. Επίσης μελετήθηκε και η επίδραση της μεταφοράς στην επιβίωση των στειρωμένων αρσενικών με σημαντικά υψηλότερο ποσοστό θνησιμότητας στα αρσενικά κουνούπια που μεταφέρθηκαν, από τη μονάδα μαζικής εκκτροφής στη Μπολώνια της Ιταλίας, στο Μαυροβούνιο σε σχέση με την Ελλάδα. Επίσης, μελετήθηκε σε συνθήκες εργαστηρίου (25 °C, 60% Σ.Υ και 14:10 Φ:Σ) για πληθυσμό του Ae. albopictus που προέρχονταν από την Βραυρώνα η επίδραση της πυκνότητας κατά τη μεταφορά από την Ιταλία στην Ελλάδα στην ικανότητα πτήσης των στειρωμένων αρσενικών. Η αναλογία των αρσενικών που ξεκίνησαν να πετούν ήταν υψηλότερη στο μάρτυρα σε σύγκριση με τα στειρωμένα, ανεξάρτητα από την πυκνότητα κατά τη μεταφορά. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση της σύζευξης, της τροφής και της έλλειψης νερού στην επιβίωση των αρσενικών μετά τη μεταφορά. Ανεξάρτητα από τη σύζευξη, η μακροβιότητα των άγριων αρσενικών δεν ήταν μεγαλύτερη από εκείνη των στειρωμένων. Η σύζευξη δεν είχε εμφανή επίδραση στη μακροβιότητα των αρσενικών. Ομοίως, ηαλληλεπίδραση μεταξύ της κατηγορίας του αρσενικού (άγριο, στειρωμένο) καισύζευξης δεν ήταν σημαντική, υποδεικνύοντας ότι τα αποτελέσματα της σύζευξης ήταν παρόμοια στις δύο κατηγορίες αρσενικών. Η επιβίωση των άγριων και στειρωμένων αρσενικών του Ae. albopictus υπό συνθήκες έλλειψης τροφής (μόνο νερό) ήταν παραπλήσια. Τα άγρια αρσενικά έζησαν περισσότερο από τα στειρωμένα υπό έλλειψη τροφής και νερού. Επιπλέον, μελετήθηκαν οι ημερήσιοι ρυθμοί της συχνότητας σύζευξης και διαπιστώθηκαν υψηλότερα ποσοστά σύζευξης αργά το απόγευμα και τις βραδινές ώρες. Τα άγρια αρσενικά συζευγνύονταν με υψηλότερους ρυθμούς νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα σε σύγκριση με τα στειρωμένα ενώ οι αναλογίες σύζευξης ήταν παρόμοιες το μεσημέρι. Από τα δεδομένα και των τριών χρονικών περιόδων, διαπιστώθηκε ότι τα άγρια αρσενικά συζευγνύονται με σχεδόν διπλάσια αναλογία σε σύγκριση με τα στειρωμένα με πειραματική διάταξη χωρίς επιλογή σύζευξης. Η λανθάνουσα περίοδος της πρώτης σύζευξης (χρόνος μέχρι την πρώτη σύζευξη) δεν διέφερε μεταξύ στειρωμένων και άγριων αρσενικών. Ομοίως, η διάρκεια σύζευξης ήταν παρόμοια και στους δύο τύπους αρσενικών. Τα παρθένα θηλυκά συζευγνύονται σε υψηλότερα ποσοστά με άγρια αρσενικά σε σύγκριση με τα στειρωμένα. Η λανθάνουσα περίοδος της πρώτης σύζευξης (χρόνος μέχρι την πρώτη σύζευξη) ήταν μικρότερη για τα στειρωμένα αρσενικά σε σύγκριση με τα άγρια, ενώ η διάρκεια σύζευξης ήταν παρόμοια και για τους δύο τύπους αρσενικών. Στην τέταρτη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε, η επίδραση της σύζευξης στη διάρκεια ζωής των βιοτύπων του Cx. pipiens (Cx. pipiens f. pipiens και Cx. pipiens f. molestus). Τα αρσενικά του Cx. pipiens f. pipiens είχαν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής ανεξάρτητα αν συζεύχθηκαν ή όχι σε σχέση με τα θηλυκά καθώς και μεγαλύτερο προσδόκιμο ζωής, ενώ στο Cx. pipiens f. molestus μεγαλύτερη διάρκεια ζωής είχαν τα παρθένα άτομα και των δύο φύλων. Εκτός από το φύλο, τη σύζευξη και την αλληλεπίδραση τους, ως ανεξάρτητος προγνωστικός παράγοντας της επιβίωσης ήταν και ο βιότυπος. Συγκεκριμένα, (α) στο Cx. pipiens f. pipiens η διάρκεια ζωής των παρθένων αρσενικών ήταν περίπου 20 ημέρες μεγαλύτερη από τα αντίστοιχα θηλυκά ενώ στα συζευγμένα αρσενικά η διάρκεια ζωής ήταν περίπου ένα μήνα μεγαλύτερη σε σχέση με τα αντίστοιχα θηλυκά. Το προσδόκιμο ζωής (β) στο 50% της επιβίωσης στα παρθένα αρσενικά ήταν περίπου τρεις ημέρες μεγαλύτερο σε σχέση με τα θηλυκά ενώ στα συζευγμένα ήταν μία ημέρα μεγαλύτερο. Αντίθετα, (γ) στο Cx. pipiens f. molestus η σύζευξη στα αρσενικά μείωσε τη διάρκεια ζωής περίπου 20 ημέρες ενώ και στα θηλυκά η σύζευξη μείωσε την διάρκεια ζωής αλλά σε μικρότερο βαθμό. Η επιβίωση σε σχέση με την ηλικία κυμάνθηκε περίπου στα ίδια επίπεδα ανεξαρτήτου φύλου και σύζευξης, αλλά ήταν σαφώς μικρότερη σε σχέση με το Culex pipiens f. pipiens. Το μικρότερο προσδόκιμο ζωής μπορεί να σχετίζεται με την εξελικτική ιστορία του κάθε βιοτύπου (υπόγεια ή υπέργεια) και τον βαθμό προσαρμογής τους στις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες. Στην πέμπτη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε, η επίδραση του γεύματος αίματος στους βιότυπους του Cx. pipiens (Cx. pipiens f. pipiens και Cx. pipiens f. molestus). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι (α) η διάρκεια ζωής των θηλυκών του Cx. pipiens f. pipiens χωρίς γεύμα αίματος ήταν μακρύτερη περίπου δέκα ημέρες σε σχέση με ένα γεύμα αίματος. Το προσδόκιμο ζωής στο 50% της επιβίωσης με γεύμα αίματος ήταν τέσσερις ημέρες μικρότερο από το αντίστοιχο χωρίς γεύμα αίματος. Το γεύμα αίματος (γ) αύξησε την ωοπαραγωγή των θηλυκών του Cx. pipiens f. pipiens κατά περίπου 30 ωά ανά θηλυκό σε σχέση με εκείνη του Cx. pipiens f. molestus με αντίστοιχη επίδραση και στις παραγόμενες νύμφες και ενήλικους απογόνους. Στο Cx. pipiens f. molestus (δ) η ωοπαραγωγή χωρίς γεύμα αίματος ήταν αυξημένη κατά περίπου 15 ωά ανά θηλυκό σε σχέση με την ωοπαραγωγή με γεύμα αίματος με αντίστοιχη επίδραση και στις παραγόμενες νύμφες και ενήλικες απογόνους. Με βάση τα δεδομένα από τα παραπάνω πειράματα εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με τα δημογραφικά χαρακτηριστικά ελληνικών πληθυσμών κουνουπιών του γένους Ae. albopictus και των βιοτύπων του Cx. pipiens (Cx. pipiens f. pipiens και Cx. pipiens f. molestus). Αναλύεται η πρακτική εφαρμογή των αποτελεσμάτων της παρούσας διατριβής σε πρακτικό και σε ερευνητικό επίπεδο.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
Contact Info
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Product
Resources
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.
